[发明专利]工质能差动力循环及其装置

说明书

本发明提供了一种工质能差动力循环及实现这种循环的装置。

本发明是在现有蒸汽压缩式制冷循环的基础上改进的，现有这种制冷循环是工质在蒸发器中从周围介质吸热制冷并增加其于度，后被制冷机吸进，绝热压缩成高温高压过热蒸汽，再排放到冷凝器中与冷却水或空气进行热交换，然后再膨胀，再吸热。完成这一循环需要消耗机械功或电力。

本发明是针对现有蒸汽压缩式制冷循环的压缩过程和冷凝过程进行改进的，其目的是对环境制冷，将普遍热转换为有用功，因此，本发明的实施将会给人类在能源利用方面又开辟一条新的途径。

以下将结合附图对本发明做出详细的说明。

图1是本发明的循环图。

图2、图3、图4、图5是本发明具体结构纵向剖面图。

其中图4是图2A—A′段剖视图。

图5为本发明结构整图。

参照图1：

图1为logp—i(压—焓)图，图中的任意一点便代表制冷剂在某一状态下各参数间对应的关系。干饱和蒸汽线(称上界线)即X＝1的干度线和饱和液体线(称下界线)即X＝0的干度线将图分成三个区域，下界线以左为过冷区(即未饱和液体区)，上界线以右为过热区，二者之间为湿蒸汽区(即饱和区)在饱和区内等压线与等温线重合。

1—2—3—4—5—6—1为现有蒸汽压缩式制冷循环。

为本发明循环。1—2区间绝热压缩过程是利用工质间热力性质的差异形成自发过程实现的。2—7—8—9为动力冷凝过程，实际过程并非直接由2点过渡到7点，而是由2—1—0—7—8—9，只是为了讨论问题方便所设。2点高温高压气体过渡到7点即降温又降焓，故称之为冷凝。同时气体压力却增加ΔP即

    P₇＝P₂＋ΔP＞P₂

称之为动力。合称动力冷凝过程，实现这一过程的装置叫做动力冷凝器。

7—8区间为P₇等压作功过程。

8—9区间是等压过程结束后的排气过程。根据节流原理该过程为等焓降压过程。

9—10区间为9点部分气体丢掉汽化潜热附合进液体。

9—1区间是9点部分气体吸热增加其干度到达1点。

10—1区间是蒸发过程。

下面将通过对工质的热力性质以及热力状态的能量差异分析说明本发明1—2区间和2—7—8—9区间成立的充分必要条件。

有两种工质相互作用时的效果：

设有一压力容器，容器的中间被一可移动的活塞分为两部分，分别装有两种不同的气体。活塞左边容器装有工质R—13，活塞的右边容器装有工质R一717。当两种工质的温度均为t＝5℃时即等温过程，此时没有热量传递但存在功量传递，R—13高压气体膨胀作功推动活塞由左向右移动，R—717气体被压缩，在一定长的时间内活塞停止移动，说明活塞左右两种气体压力达到平衡或者说功量达到平衡。此时两种气体的温度却产生了不平衡，右边R—717气体获得功量被压缩，温度由5℃升至100℃，而左边R—13气体基本维持5℃。

由此看来等温过程过渡到等压过程是功变热过程即工质相互作用时产生的绝热压缩过程为自发过程。

上述过程实际上是本发明的正行程，返行程则是由等压过程转变为等温过程，也就是说返行程是热变功过程。

从微观意义上讲，“热变功”是分子的无规则运动转变为定向运动，是从几率大的状态向几率小的状态转变，没有外界影响它是不可能自发进行的，换言之，2—7区间为自发过程，那么必然要有外界影响。什么是外界影响，下面将举例说明这一问题(参考1950年版《蒸汽机车学》)。 

早在注水器发明成功之前，设计者提出不借助于任何机械、电力的辅助而直接利用锅炉内蒸汽或汽缸内废汽所含热能做功，将水补充进锅炉。

昔日科学界对流体运动认识不足，上拘泥于粗浅的理解故当设计者提出设想时颇受当时学者们的讥笑，认为直接利用锅炉内蒸汽的压力送水进入同等压力的锅炉内是不可能的，非但不能利用蒸汽送水进入锅炉即使将从锅炉内出来的蒸汽，重返锅炉也是难以置信的。注水器的成功给人们一种启示，热变功过程只是手段问题，如果回答上面提出的问题，在注水器原理上的答案就是工质中途密度增加。

由分子物理理论可知：

理想气体压力P

    P＝2/3N(1/2MU²)

     ＝1/3NE           (1)

分子的平均平动能E